3.2.14. Энергетические характеристики ад

важными характеристиками АД являются зависимости КПД и коэффициента мощности от коэффициента загрузки  = .

Рис. 3.31. Зависимость КПД и коэффициента

мощности от коэффициента загрузки

.

3.2.15. Однофазный ад

Пусть в статоре асинхронного двигателя имеется одна обмотка. Рассмотрим создаваемый ею магнитный поток (рис. 3.32).

Рис. 3.32. Двигатель с одной обмоткой в статоре (а) и магнитный поток

в ней (б)

Одна обмотка создает магнитный поток Ф, вектор которого направлен по оси обмотки. Длина вектора изменяется по синусоидальному закону .

Из рис. 3.32, б имеем , т.е. пульсирующий по синусоидальному закону магнитный поток, создаваемый одной катушкой, можно разложить на два вращающихся в противоположные стороны магнитных потока.

Это позволяет представить двигатель с одной обмоткой в статоре как два одинаковых трехфазных асинхронных двигателя, имеющих общий вал и вращающихся в противоположные стороны (рис. 3.33, а). Результирующий момент M = M₁ + M₂ (рис. 3.33, б).

Рис. 3.33. Представление двигателя с единой обмоткой (а),

его момент (б) и механическая характеристика (в)

Двигатель c одной обмоткой не развивает пускового момента. Для запуска этот двигатель нужно сначала принудительно раскрутить.

Схема однофазного асинхронного двигателя с пусковой обмоткой представлена на рис. 3.34.

Рис. 3.34. Схема включения обмотки АД (а), векторная диаграмма (б)

и механическая характеристика двигателя (в)

в пусковой обмотке ёмкость подбирают так, чтобы угол . Это необходимо для создания вращающегося магнитного поля.

Во время пуска пусковая обмотка подключена и создаётся вращающееся магнитное поле. После пуска пусковая обмотка отключается. Разновидностью являются конденсаторные двигатели, у которых пусковая обмотка не отключается.

3.3. Машины постоянного тока (мпт)

3.3.1. Конструкция мпт

При работе МПТ в якоре протекает переменный ток, поэтому сердечник якоря делается из отдельных листов электротехнической стали. Полюса с обмоткой возбуждения служат для созда-

Рис. 3.35. Статор МПТ (а), якорь (б) и секция обмотки якоря (в):

1 – обмотка возбуждения; 2 – корпус; 3 – коллектор; 4 – сердечник; 5 – вал; 6 – секция обмотки якоря; 7 – пластины коллектора; 8 – пазы с обмоткой; 9 – дополнительные полюса; 10 – основные полюса

ния магнитного потока, дополнительные полюса – для улучшения коммутации.

Обмотка якоря состоит из секций, концы которых выводятся на пластины коллектора. К коллектору прижимаются графитовые щетки.

3.3.2. Назначение щеточно-коллекторного узла

1. Служит для связи обмоток якоря с внешней цепью.

2. Преобразует переменную ЭДС в якоре в постоянное напряжение на щетках, если машина работает в режиме генератора.

3. При работе в режиме двигателя осуществляет обратное преобразование для получения вращающего момента. При этом постоянное напряжение сети преобразуется в переменное на обмотках якоря.

4. Щетки делят обмотку якоря на параллельные ветви.

При вращении проводника в магнитном поле (рис. 3.36, а) ЭДС и ток в нем меняют свое направление (рис. 3.36, б). Наличие коллектора и щеток (рис. 3.37, а) позволяет выпрямить переменное напряжение, индуцируемое в проводниках обмотки якоря (рис. 3.37, б).

Рис. 3.36. Направление ЭДС во вращающемся проводнике

Рис. 3.37. К вопросу о назначении коллектора и щеток

на примере одного витка обмотки

Рис. 3.38. Упрощенная модель МПТ (а), обмотка якоря (б)

и схема замещения обмотки якоря (в)

Геометрическая нейтраль (ГН) – это линия, проходящая через центр якоря перпендикулярно оси основных полюсов.

Как видно из рис. 3.38, обмотка якоря делится щетками на параллельные ветви – верхнюю и нижнюю. В них индуцируются ЭДС соответственно Е_верхн и Е_нижн.

Смещение щеток с геометрической нейтрали вызывает уменьшение ЭДС. Снимаемая со щеток ЭДС .

, , .